山楂黄酮的保健功效及提取工艺研究进展

2021-01-21张浣悠邓秩童黄嘉泳刘袆帆马路凯

食品研究与开发 2021年12期

张浣悠，邓秩童，黄嘉泳，刘袆帆，马路凯

（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州 510000）

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge），蔷薇科山楂属植物，又叫山里红、野山楂，是一种典型的核果类水果，果核质地较硬，果肉较少，味道微酸且微涩。山楂、山里红在我国主要分布在山东、山西、陕西、河南、河北、内蒙古等省份。野山楂的产地主要分布在河南、湖南、湖北、江西等省份[1]。随着科研工作者对植物中黄酮类化合物研究的不断深入，山楂黄酮因对心血管疾病有较好的辅助治疗功效，受到消费者的关注。关于山楂黄酮的研究近年来也随之增多，本文主要针对山楂黄酮的保健功效进行综述，同时也对其提取工艺进行了总结。

1 山楂的功能成分

山楂果实内含有丰富的营养物质，每100 g 山楂的可食用部分约为70 g～80 g；同时山楂中富含多种营养成分，每100 g 可食用部分中脂类约为0.6 g，膳食纤维约为3.1 g，糖分约为22 g，蛋白质约为0.5 g。此外还富含多种微量成分，如维生素C、维生素A、视黄醛、核黄素、生育酚等。此外山楂中还有大量的功能性成分，例如黄酮类物质、氨基酸、维生素、原花青素类物质等150 多种组分，这些成分已经被用于治疗心血管疾病、预防肿瘤和增强人体免疫力[2]。

1.1 黄烷及其聚合物

山楂中富含黄烷类化合物及其聚合物（flavanpolymers）[3]，其基本组成单元相似，均为儿茶精[（+）-catechin]、表儿茶素[（-）-epicatechin]和白矢车菊素（leucocyanidin）[4]。此外山楂中含有较多的原花青素[5]。原花青素是在自然界中大量存在的聚多酚类混合物，如儿茶素、表儿茶素，以及二者以不同聚合程度聚合形成的多聚体。

1.2 氨基酸

关爱年等[6]选取了11 个山楂品种并对它们进行了氨基酸含量的测定。发现样品的果实中共含有17种氨基酸，其中人体必需氨基酸有7 种。所测得的氨基酸总含量为1.57%～2.90%，人体必需氨基酸的总量为0.69%～1.00%。

1.3 维生素

山楂基本包含水果的所有营养成分，其中维生素的含量比较高。据文献报道[7]，山楂中含有丰富维生素C（60 mg/100 g ～90 mg/100 g），比苹果中的含量高十几倍。此外，维生素B1的含量在0.12 mg/kg～0.58 mg/kg、维生素B2含量在0.32 mg/kg～0.58 mg/kg。

1.4 有机酸

山楂富含有机酸，且种类丰富，主要有柠檬酸及甲酯、山楂酸、绿原酸、熊果酸、草酸、苹果酸等，还含有一定量的脂肪酸，尤其是不饱和的油酸、亚油酸、亚麻酸[4]。张文叶等[8]采用气相色谱-质谱联用法研究了山楂中有机酸的组成，结果表明山楂中的多元酸主要为柠檬酸、苹果酸和丁烯二酸，还检测到了有亚油酸（C18∶2）、油酸（C18∶1）、和亚麻酸（C18∶3）等多种不饱和脂肪酸。

1.5 三萜类和甾体类

山楂中富含多种三萜类化合物，如熊果酸、科罗索酸、环阿屯醇、乌发醇、齐墩果酸、牛油树醇和白桦醇[9]。山楂中的甾体类化合物主要在山楂叶中，主要为β-胡萝卜苷、β-谷甾醇和豆甾醇等。

1.6 挥发性成分

山楂中含有约40 余种挥发性物质，其中包括顺-3-己烯醇、顺-3-乙酸己烯醇、α-萜品醇、糠醛、丁香酚等。谢笔钧等[10]发现可以用脂肪氧合酶降解转化途径来阐述山楂中大多数挥发性化合物的形成机理，山楂香味主要的前体物质是亚麻酸。宛晓春等[11]利用气质联用法在山楂中检测出9 种游离态风味化合物和13 种键合态风味化合物。游离态风味化合物具有浓烈的青草香，而键合态的则具有浓烈的果香味。

2 山楂黄酮的概述

2.1 山楂黄酮的分类

黄酮类化合物是一类结构上有C6-C3-C6分子结构，基本呈黄色、淡黄色的天然有色化合物[12]，大量存在于自然界的各种植物当中，目前在自然界中发现的主要包括黄烷酮、异黄烷、黄酮醇、黄烷酮醇、双黄酮及其衍生物。山楂中的黄酮类化合物种类有60 多种，如芹菜素、山奈酚类、木犀草素、槲皮素类及二氢黄酮类等[13]。

2.2 山楂黄酮的保健功效

山楂黄酮具有辅助治疗心血管疾病、护肝、抗肿瘤、抗氧化、保护大脑等多种保健功效[14-15]，现将对其进行简述。

2.2.1 对心血管系统的作用

2.2.1.1 降血脂作用

谢伟华等[16]研究山楂黄酮对小鼠血脂的调控作用，结果表明山楂黄酮可以有效地降低高血脂小鼠的代谢。高血脂是当前社会高发的现代疾病之一，长期摄入脂肪含量较高的食物，会导致人体脂质代谢的紊乱，其主要原因是摄入的高脂食品会降低肝脂酶和脂蛋白酯酶等脂质代谢酶的活性。肖婷[17]经过试验发现，山楂黄酮能够有效地提高过氧歧化酶的活性，而且还能降低血管中总胆固醇、甘油三酯和丙二醛的含量，以及可以保护血管免受过氧化脂质的损伤。张曼[18]研究表明，山楂中的黄酮通过降低总胆固醇和甘油三酯的含量，以及提高肝脂酶和脂蛋白酯酶活性，达到降血脂的效果。

2.2.1.2 增加冠脉流量

增加冠脉流量是山楂黄酮的保健功效之一。姜建芳等[19]通过试验研究发现，山楂中的总黄酮对大鼠的离体血管有扩张作用，从而使冠脉流量得到增加。且这种作用是因为山楂黄酮激活了钾离子通道，并抑制细胞外的钙离子内流和细胞内钙离子的释放。Schuessler 等[20]的试验结果也证实了山楂黄酮可以增加冠脉流量。

2.2.1.3 强心作用

山楂黄酮可以促进心脏收缩、增加心脏输出，还可以调节心率等。周玲等[21]在进行山楂总黄酮对心肌缺血的作用时发现黄酮能够有效地降低冠脉血流量减少所引起的心肌损伤，并对心脏功能有一定的恢复作用，这个作用的机制与抑制心肌自由基的产生有关。

2.2.1.4 抗心律失常

唐小荷等[22]发现山楂黄酮可有效减少小鼠的心颤发生次数，维持正常心率水平，使室性早搏的发生时间推迟，表明山楂黄酮对心脏有较好的保护作用。但同时研究发现，山楂黄酮不能有效减少室性早搏和室性心动过速发生的次数。山楂黄酮对其它心律失常现象的作用还需要进一步的研究。

2.2.1.5 降血压作用

Walker 等[23]在研究山楂提取物和镁膳食补充剂单独或联合使用与安慰剂相比的降压潜力时发现，轻度高血压患者在饮食干预后的收缩压和舒张压均下降，而配给山楂提取物的受试者在静息舒张压显著降低。此外，与其它组相比，服用山楂提取物的患者焦虑程度也有下降的趋势。研究结果表明，山楂黄酮可以显著舒张血管，进而起到降血压作用。

2.2.1.6 保护血管内皮细胞

山楂黄酮还可以保护内皮组织，降低内皮组织损伤。有研究发现山楂黄酮可以减少氧化低密度脂蛋白的生成，保护内皮组织免受氧化损伤；此外，其可以直接接触内皮组织细胞，提高其抵抗外界侵袭的能力[24]。常翠青等[25]研究发现山楂黄酮可以有效保护内皮细胞免受氧化型低密度脂蛋白的损伤，以降低动脉粥样硬化的可能。

2.2.2 护肝作用

黄酮类化合物有一系列保护肝损伤的作用，而且金丝桃苷对肝功能也有改善作用[26]。严茂祥等[27]考察了山楂黄酮对高脂饮食小鼠的非酒精性脂肪肝炎作用规律，结果发现可以显著调节肝炎小鼠的代谢，进而减少对肝细胞的损伤。

2.2.3 抗肿瘤作用

张妍等[28]用激光扫描共聚焦显微镜技术研究山楂总黄酮对肿瘤细胞的作用机制，发现经山楂黄酮处理过的肿瘤细胞，其DNA 表达量降低，表明山楂黄酮可以有效抑制肿瘤细胞的生长及分化，但是对正常的细胞没有负面的影响。

2.2.4 抗氧化作用

汪晓鸣等[29]采用DPPH 法测定山楂黄酮提取物的抗氧化活性，研究发现山楂黄酮提取物有清除自由基活性的能力并且随着浓度的增加而增强。同时发现山楂黄酮提取物可以较好地抑制辐照肉糜的脂质氧化，并且山楂黄酮提取物与维生素C 复配后可以显著增强其抗氧化效果。微波辐射可以损伤机体的抗氧化体系，伍胶等[30]研究发现山楂黄酮有显著的抗氧化作用，可以保护小鼠免受微波辐射的损伤。 Liu[31]和Alirezal[32]等对山楂黄酮的抗氧化活性均进行了系列研究。

2.2.5 保护大脑作用

王燕霖等[33]研究发现山楂黄酮注射液对大鼠大脑中动脉血栓所导致的局部脑缺血有较好的保护作用，可以降低脑梗死的范围而且它的作用效果与剂量有关，剂量越大脑梗死范围越小。李红等[34]的研究也证实了这一作用，其作用机制与抑制自由基生成、保护神经细胞膜的完整性和稳定性，并且与抑制由自由基和NO 神经毒性损伤导致的细胞死亡有关。

3 山楂黄酮的提取方法

3.1 热水提取法

黄酮苷类物质极易溶于水，因此多采用热水提取法。张黎明等[35]对山楂叶黄酮的水提工艺进行优化，发现最佳工艺条件是料液比1 ∶20（g/mL），80 ℃的水浴环境，通过反复回流提取120 min，重复以上步骤2 次，山楂叶总黄酮的平均提取率为87.2%。热水提取法具有便捷高效、成本低廉的特点，适合用于中小企业的工业化生产。

3.2 有机溶剂提取法

有机溶剂提取法也是黄酮提取的常用方法之一，且对仪器设备要求较低，操作便捷，较易实现工业化生产。丘晓花[36]使用甲醇对柑橘皮中的总黄酮进行提取，通过工艺优化，实现了黄酮的快速提取，且选用甲醇为提取溶剂，提取速度快、溶剂消耗量小。张文叶等[37]采用热乙醇法对山楂黄酮进行提取，经过工艺优化山楂黄酮的提取率可达98.12%。由于乙醇溶液成本相对较低，对人体危害较小，较易回收利用，因此常用于山楂黄酮的提取。

3.3 超声辅助提取法

超声波可以破坏植物细胞中的细胞壁，使细胞内的黄酮物质可以快速的与溶剂混合，提高提取的效率。

赵永福[38]以超声波辅助的方法对山楂叶中的黄酮进行提取，通过工艺优化，得到较佳的工艺参数为：乙醇与水的体积比为50 ∶50，原料与提取剂的比例为1 ∶24（g/mL）、超声处理时间30 min,加热温度为60 ℃，通过提取2 次后即可实现山楂黄酮的高效提取。张妍等[39]的试验证明超声波提取黄酮类化合物的效率较高，且操作简便、节约成本、便于推广应用。

3.4 微波辅助提取法

微波可以对不同部位不同组分进行选择性的加热，促使细胞细胞膜和细胞壁破裂释放出细胞内的物质溶于溶剂中[40]。张文等[40]对山楂黄酮微波提取工艺进行优化，发现最适工艺条件为：乙醇所用量为50%、微波功率350 W、加热处理时间24 min、料液比1 ∶15（g/mL），山楂黄酮的得率可达8.72%。施昶等[41]在前人研究基础上，对山楂黄酮的提取工艺做了进一步的优化，最终发现当提取液的体积比为乙醇∶水=56 ∶44，液料比在51 mL/g 时，微波处理3.7 min，即可以使总黄酮的得率提高到约9%。微波辅助提取便于操作实施、选择性高、质量稳定、绿色健康，与常见的水提法、超声辅助提取法及有机溶剂提取法相比，产品具有得率高、提取时间短等多种优点。

3.5 酶解法

酶处理可以使得山楂细胞壁中果胶与纤维素破裂，进而使得内容物流出，工业生产常用的酶主要为果胶酶和纤维素酶[42]。

刘慧等[43]通过采用果胶酶与超声波协同提取的方法提取山楂中类黄酮物质，经过工艺优化，首先将山楂预煮30 min，50 ℃超声处理30 min（150 W）后，黄酮的提取量可达335.32 mg/100 mL。高文秀等[42]采用复合酶解法对山楂总黄酮的提取工艺进行了优化，发现加入3%纤维素酶和4%果胶酶，60 ℃加热1.5 h，山楂总黄酮提取量可达85.5 mg/g。酶解法的优点是提取率高、操作简便，但容易破坏有效成分及生成其它水解产物。